TINJAUAN PUSTAKA. Tanaman lada hitam termasuk dalam regnum Plantae, divisio Spermatophyta,

Transkripsi

1 8 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Biologi Lada Hitam (Piper nigrum L.) Tanaman lada hitam termasuk dalam regnum Plantae, divisio Spermatophyta, classis Dicotyledonae, ordo Piperales, familia Piperaceae, genus Piper, species Piper nigrum L. (Gambar 1) (Tjitrosoepomo, 2004) Gambar 1. Tanaman lada hitam (Piper nigrum L.) (Parthasarathy et al., 2008) Tjitrosoepomo (2004) mendeskripsikan batang pokok tanaman lada berkayu, beruas-ruas dan tumbuh merambat dengan menggunakan akar pelekat pada tiang panjat atau menjalar di atas permukaan tanah. Rismunandar (2007) menjelaskan bahwa dari buku batang pokok dengan akar pelekat akan membentuk cabang lateral. Percabangan inilah yang dapat berbunga dan berbuah. Akar tanah tanaman lada merupakan akar tunggang. Namun, saat ini

2 9 akar tunggang tidak banyak ditemukan pada tanaman lada karena pembiakannya dilakukan melalui stek. Dengan demikian, hanya ada akar lateral saja yang mirip dengan akar serabut. Daun tanaman lada merupakan daun tunggal, berseling dan tersebar (Tjitrosoepomo, 2004). Daun berbentuk bulat telur sampai memanjang dengan ujung meruncing (Rismunandar, 2007). Bunga berbentuk malai agak menggelantung dan tumbuhnya berhadapan dengan daun. Bunga lada dapat berupa uniseksual ataupun biseksual. Buah lada berbentuk bulat, tidak bertangkai, berdaging, dan berbiji tunggal. Saat masih muda, kulit buah berwarna hijau dan menjadi merah ketika masak. Lada tergolong tanaman yang memanjat, sehingga memerlukan pohon inang atau tonggak (Rismunandar, 2007). Tanaman lada berasal dari India. Tanaman ini juga tumbuh liar di pegunungan Assam dan Burma Utara. Lada dibawa ke Jawa antara tahun 100 SM dan 600 SM oleh para pendatang Hindu. Pada tahun 1929, produksi lada berpusat di Lampung dan Bangka. Selain Lampung dan Bangka, produksi lada di Indonesia diperoleh dari daerah Sumatera Selatan, Kalimantan Timur, Sulawesi Selatan, Aceh, Sumatera Barat, dan Jawa Barat (Wahid, 1996). Terdapat dua macam lada berdasarkan proses pengolahannya, yaitu lada hitam dan lada putih (Gambar 2). Lada hitam diperoleh dari buah yang masih hijau, diperam, kemudian dijemur sampai kering. Oleh karena itu, diperoleh buah lada yang keriput dan berwarna kehitam-hitaman. Lada putih diperoleh dari buah yang hampir masak, direndam, dan dikupas kulitnya, kemudian dijemur hingga berwarna putih (Rismunandar, 2007).

3 10 Gambar 2. Lada hitam dan lada putih (Ahmad, 2012) B. Kandungan dan Manfaat Lada Hitam (Piper nigrum L.) Kadam et al. (2013) menyatakan bahwa buah lada hitam mengandung minyak volatil, alkaloid, tannin, fenolik, flavonoid, karbohidrat, dan protein. Lada hitam dijuluki dengan King of Spices karena aroma dan flavor yang menyengat yang berasal dari komposisi minyak volatil (Epstein et al., 1993), sedangkan kepedasannya ditentukan oleh alkaloid yang tidak mudah menguap, salah satunya piperin (Lee et al., 1984). Buah lada hitam mengandung bahan aktif seperti amida fenolat, asam fenolat, dan flavonoid yang bersifat antioksidan (anti-radikal bebas) sangat kuat (Meghwal dan Goswami, 2012). Antioksidan adalah senyawa yang dapat menetralkan radikal bebas dengan cara memberikan elektron atau atom H kepada radikal bebas. Senyawa antioksidan tidak menjadi radikal baru karena mempunyai struktur molekul yang stabil (Halliwell dan Gutteridge, 1999). Tidak hanya senyawa antioksidan, piperin yang terkandung dalam buah lada hitam juga banyak berperan dalam aplikasi klinis. Kegunaan kandungan lada hitam dapat dilihat pada tabael Tabel 1 berikut ini.

4 11 Tabel 1. Farmakologi dan aplikasi klinis lada hitam (Piper nigrum L.) (Meghwal dan Goswami, 2012) Application Responsible Components Problem Addressed Analgesic Antipyretic Rubefacient Inhibits lipopolysaccharide induced inflammatory responses Intermittent fever, colic, dysentery, worms and piles Cures cold cough, dyspnoea, diseases of the throat Improves appetite Increases digestive power Antimicrobial activity A protective impact upon key liver enzymes Antioxidant Mutagenic and carcinogenic properties Spice, culinary applications Preservatives Cosmetic industry Insecticides Phenolic amides, phenolic acids, and flavonoids Fruits and peppercorn Fruits and leaves Peppercorn Peppercorn Improves breathing, reduce cough Proper liver functioning Prevent DNA and cells damage, control oxidative stress Cancer Improves food quality Prevent food spoilage Improve beauty Natural insecticide Beberapa zat aktif dari buah lada hitam adalah sebagai berikut: 1. Piperin Buah lada hitam mengandung 5-9% alkaloid yang sebagian besar terdiri dari piperin (Epstein et al., 1993). Gambar 3. Struktur kimia piperin (Epstein, 1993)

5 12 Piperin (Gambar 3) digunakan untuk keperluan farmakologi (Tabel 1), diantaranya seperti analgesik, antipiretik, anti-inflamasi serta memperlancar proses pencernaan (Meghwal dan Goswami, 2012). Piperin telah dilaporkan dapat meningkatkan level gonadotropin dalam serum dengan cara menghambat feedback negatif ke pituitari anterior pada tikus jantan. Namun, penggunaan piperin dengan dosis tinggi dan jangka panjang dapat merusak tubulus seminiferus, memperkecil ukuran diameter nukleus sel-sel Leydig (Malini et al., 1999) serta menurunkan jumlah dan motilitas sperma dalam epididimis pada tikus jantan (D Cruz dan Mathur, 2005). 2. Amida Fenolat Amida fenolat adalah senyawa yang terdiri dari cincin fenolik dan gugus karbonil (C=O) yang berikatan dengan atom Nitrogen (N) (Gambar 4). Menurut Meghwal dan Goswami (2012), amida fenolat yang terkandung dalam buah lada hitam memiliki fungsi sebagai antioksidan (Tabel 1). Hal ini diperkuat oleh penelitian yang dilakukan oleh Nakatani et al. (1986) menunjukkan bahwa semua amida fenolat yang terkandung dalam buah lada hitam memiliki aktivitas antioksidan yang signifikan. Gambar 4. Struktur kimia amida fenolat (Nakatani et al., 1986)

6 13 3. Asam Fenolat Asam fenolat adalah senyawa yang terdiri dari cincin fenolik dan gugus asam karboksilat (COOH) dengan struktur kimia C6-C1 (Gambar 5). Menurut Meghwal dan Goswami (2012) asam fenolat yang terkandung dalam buah lada hitam memiliki fungsi sebagai antioksidan (Tabel 1). 4. Flavonoid Gambar 5. Struktur kimia asam fenolat (Vermerris dan Nicholson, 2006) Flavonoid termasuk dalam golongan senyawa fenolik dengan struktur kimia C6-C3-C6 (gambar 6). Aktivitas antioksidatif flavonoid sebagai salah satu kelompok antioksidan alami yang terdapat pada buah lada hitam telah dipublikasikan (Tabel 1) (Meghwal dan Goswami, 2012). Hal ini diperkuat oleh penelitian yang dilakukan oleh Widowati et al. (2005) menunjukkan bahwa flavonoid memiliki aktivitas antioksidan yang kuat. Gambar 6. Struktur kimia flavonoid (Pieta, 2000)

7 14 C. Biologi Mencit (Mus musculus L.) Mencit termasuk dalam regnum Animalia, phylum Chordata, classis Mammalia, ordo Rodentia, familia Muridae, genus Mus dan species Mus musculus L. (Arrington, 1972). Bellows (2005) menerangkan bahwa ciri-ciri umum mencit (Gambar 7), yaitu memiliki hidung yang runcing, badan berambut, ukuran badan kecil 6-10 cm, panjang ekor 7-11 cm sama atau lebih panjang sedikit dari panjang badan dan tidak berambut, telinga tegak dan besar dengan ukuran kurang lebih 15 mm. Mencit mudah dipelihara dalam jumlah banyak, cepat berbiak, variasi genetik cukup besar serta sifat anatomis dan fisiologisnya terkarakterisasi dengan baik (Malole dan Pramono, 1989). Gambar 7. Mencit (Mus musculus L.) albino (Bellows, 2005) Menurut Malole dan Pramono (1989), mencit digunakan dalam berbagai penelitian dan diagnosis dalam bidang obat-obatan dan kosmetik seperti penelitian tentang penuaan, virologi, anemia, kegemukan, kekerdilan, diabetes melitus, penyakit ginjal, dan tingkah laku (behaviour).

8 15 Berikut ini beberapa sifat biologis mencit yang disajikan dalam Tabel 2. Tabel 2. Sifat biologis mencit (Mus musculus L.) (Smith dan Mangkoewidjojo, 1988) Kriteria (satuan) Keterangan Lama hidup (tahun) 1-4 Bobot badan dewasa: Jantan (g) Betina (g) Umur dewasa (hari) 35 Umur sapih (hari) 21 Umur jantan dan betina dikawinkan (minggu) 8 Siklus estrus / birahi (hari) 4-5 Lama estrus (jam) Perkawinan pada saat estrus Fertilisasi (hari) 2 Lama bunting (hari) Jumlah anak (ekor) 4-15 Bobot lahir (g) 0,5-1,5 Bobot sapih (g) Suhu rektal ( o C) (rata rata 37,4) Aktivitas nokturnal (malam) Kecepatan tumbuh (g/hari) 1 Seekor mencit dewasa dapat mengkonsumsi makanan 3-5 g setiap hari. Mencit bunting atau menyusui memerlukan makanan yang lebih banyak. Makanan yang sering digunakan adalah makanan ayam dengan kandungan protein 20-25%, lemak 5%, pati 45-50%, serat kasar 5%, abu 4-5% (Smith dan Mangkoewidjojo, 1988). Malole dan Pramono (1989) menyatakan bahwa mencit membutuhkan makanan berkadar protein diatas 14%. Kebutuhan protein dalam pakan di Indonesia dapat dipenuhi dari makanan ayam petelur (17% protein) dan seekor mencit dewasa membutuhkan 15 g makanan dan 15 ml air per 100 g bobot badan per hari.

9 16 D. Radikal Bebas Menurut Soematmaji (1998), radikal bebas adalah sekelompok bahan kimia, baik berupa atom atau molekul yang mengandung elektron tidak berpasangan pada orbital luarnya. Radikal bebas merupakan zat antara yang berusia pendek, sangat reaktif, dan berenergi tinggi, sehingga memiliki kecenderungan menarik elekton dari molekul lain dan memicu reaksi berantai. Fungsi radikal bebas di dalam tubuh, yaitu membunuh virus dan bakteri intraseluler. Jika tubuh kelebihan radikal bebas (stres oksidatif), maka dapat mengganggu integritas sel karena terjadi pengambilan elektron dari atom komponen-komponen sel, baik komponen struktural (molekul penyusun sel), maupun komponen fungsional (enzim, DNA) (Arivazhagan et al., 2000). 1. Jenis-Jenis Radikal Bebas Menurut Proctor dan Reynolds (1984) berbagai jenis radikal bebas terdiri dari ROS dan RNS. ROS (Reactive Oxygen Species) adalah kelompok oksigen reaktif. ROS yang bersifat radikal bebas, yaitu radikal anion superoksida (O - 2 ), radikal hidroksil ( OH), radikal peroksil (ROO ), dan radikal alkoksil (RO ). ROS yang bersifat nonradikal, tetapi dapat merangsang oksidasi atau terbentuknya radikal bebas, yaitu asam hipoklorus (HOCl), ozon (O 3 ), singlet oksigen ( 1 O 2 ), dan hidrogen peroksida (H 2 O 2 ). RNS (Reactive Nitrogen Species) adalah kelompok nitrogen reaktif mencakup radikal nitrogen oksida (NO ), nitrogen dioksida (NO 2 ), dan nitrit peroksida (ONOO ). Kelompok radikal lain menurut Araujo et al. (1998), yaitu radikal bebas yang mengandung hidrogen (H ), sulfur (RS ), dan karbon (CCR 3 ).

10 17 2. Sumber Radikal Bebas Radikal bebas berasal dari dalam tubuh dan luar tubuh. Radikal bebas merupakan produk samping metabolisme normal tubuh (endogen), seperti metabolisme sel, olahraga berlebihan, dan peradangan. Di dalam sel hidup, radikal bebas terbentuk pada membran plasma, mitokondria, peroksisom, retikulum endoplasmik, dan sitosol melalui reaksi-reaksi enzimatis yang normal berlangsung selama metabolisme (Halliwell dan Gutteridge, 1999). Radikal bebas dapat terbentuk akibat proses auto-oksidasi dari molekulmolekul intraseluler ketika tubuh terpapar polusi lingkungan (eksogen), seperti asap rokok, asap kendaraan, bahan pencemar, toksin, pestisida, radiasi matahari, radiasi ultra violet, dan peningkatan konsumsi makanan yang mengandung asam lemak jenuh (Halliwell dan Gutteridge, 1999). 3. Target Kerusakan Oleh Radikal Bebas Terdapat tiga macam target kerusakan oleh radikal bebas, yaitu DNA, protein, dan lipid. Pada DNA yang terserang radikal bebas terjadi pemutusan cincin deoksiribosa menyebabkan kerusakan basa, sehingga terjadi mutasi, kesalahan translasi, dan pengubahan aktivitas enzim (Allen dan Tressini, 2000). Pada protein yang terserang radikal bebas dapat terjadi agregasi, crosslinking, dan fragmentasi menyebabkan pengubahan transpor ion dan pengubahan aktivitas enzim. Radikal bebas dapat menyebabkan lipid kehilangan ketidakjenuhan dan membentuk metabolit reaktif, sehingga mengubah fluiditas, permeabilitas membran serta mengganggu kerja enzim yang terikat membran (Droge, 2002)

11 18 4. Teori Penuaan Akibat Radikal Bebas Terdapat banyak teori yang dikemukakan tentang proses menua, salah satu diantaranya adalah teori radikal bebas (Braverman, 2007). Ketika sebuah molekul donor kehilangan elektronnya (diambil oleh radikal bebas), maka molekul tersebut menjadi tidak stabil, sehingga berubah menjadi radikal bebas yang baru. Radikal bebas yang baru tersebut juga memiliki reaktivitas yang sama, sehingga terjadilah reaksi oksidasi berantai. Jika jumlah radikal bebas di dalam tubuh lebih banyak dibandingkan dengan jumlah antioksidan, maka reaksi oksidasi berantai menyebabkan kerusakan struktural dan fungsional sel. Apabila kerusakan sel tidak diimbangi dengan regenerasi sel, maka munculah tanda-tanda penuaan. Peristiwa inilah yang semakin sering terjadi pada sel-sel tubuh seiring dengan bertambahnya usia dan karenanya disebut sebagai proses penuaan (Ames et al. 1993). Proses penuaan terjadi pada semua sel di dalam tubuh, termasuk sel yang menyusun sistem organ reproduksi. Proses penuaan sistem organ reproduksi pada manusia dan hewan-hewan mamalia dapat diidentifikasi dari berbagai parameter, salah satunya dari penurunan progresif fungsi sistem reproduksi. Pada mencit (Mus musculus L.) jantan penurunan fungsi reproduksi dapat dilihat dari perubahan histologis testis dan organ aksesorisnya serta perubahan kadar hormon yang diproduksinya. Perubahan progresif histologis organ reproduksi pada mencit jantan mulai muncul pada umur 6 bulan (Takano dan Abe, 1987).

12 19 E. Hormon Reproduksi dan Libido pada Hewan Jantan Reproduksi adalah suatu fungsi tubuh yang sangat penting bagi kelanjutan keturunan suatu jenis. Pada umumnya reproduksi baru dapat berlangsung setelah hewan mencapai masa pubertas dan diatur oleh kelenjar-kelenjar endokrin dan hormon-hormon yang disekresikan (Toelihere, 1981). Sistem pengaturan libido pada hewan jantan terdiri dari dua macam, yaitu sistem hormon dan sistem saraf. Sistem hormon yang terlibat adalah aksis hipotalamus-pituitari anterior-testis. Aksis ini memiliki peranan dalam mengatur kadar hormon testosteron dalam serum (Campbell et al., 2004). Testosteron merupakan hormon androgen utama yang dibentuk oleh sel Leydig pada testis (Molina, 2004). Hormon testosteron bertanggung jawab dalam manifestasi libido dan perkembangan sifat-sifat kelamin sekunder (Toelihere, 1981). Sintesis hormon testosteron dikontrol oleh gonadotropin, diantaranya FSH (Folicle Stimulating Hormone) dan LH (Luteinizing Hormone) dari kelenjar pituitari anterior (Campbell et al., 2004). Pada sistem saraf yang terutama terlibat adalah sistem limbik di otak. Sistem limbik akan bekerja jika terjadi input sensoris dari Vomeronasal Organ (VNO) yang menerima stimulus berupa feromon yang dilepaskan oleh betina estrus. Sistem saraf ini memiliki peranan dalam pelepasan dopamin ke beberapa area integratif, sehingga timbul libido dan output motorik berupa perilaku seksual seperti percumbuan dan penunggangan (Hull et al., 2004).

13 20 Perilaku adalah tindakan atau aksi yang mengubah hubungan antara organisme dan lingkungannya. Pada banyak perilaku seksual vertebrata jantan terjadi akibat stimulus dari luar, seperti panjangnya hari, bau feromon yang dilepaskan betina, penglihatan aksi pelamaran dari pihak betina, dan sebagainya. Stimulus-stimulus tersebut diproses oleh sistem saraf. Reseptor diperlukan untuk mendeteksi stimulus, saraf diperlukan untuk mengkoordinasikan respons dan efektorlah yang melaksanakan aksi. Perilaku seksual juga dapat terjadi akibat stimulus dari dalam. Stimulus ini berupa hormon-hormon tertentu yang mengatur seksualitas dan agresifitas (Kimball, 1994). Setiap spesies menunjukkan pola percumbuan yang berbeda. Pada beberapa hewan, pejantan mencoba memisahkan seekor betina yang estrus dari betinabetina yang lain dan mengusir pejantan-pejantan muda atau yang lebih rendah tingkat sosialnya dari betina tersebut atau memamerkan kejantanannya dengan menggesekkan hidungnya ke daerah genital hewan betina atau mengeluarkan suara-suara yang khas (Toelihere, 1981). Penunggangan terjadi pada saat pejantan mencoba menaiki seekor betina yang estrus beberapa kali, penis berereksi secara partial dan keluar dari preputium. Selama aktivitas tersebut jantan mengeluarkan tetesan cairan pelengkap dari kelenjar cowper. Pejantan meletakkan dagunya pada bagian belakang betina dan hewan betina memberi respons dengan berdiri atau memberi tekanan punggung. Pejantan tersebut kemudian naik, memfikser kaki depannya pada pinggul betina, mendekap erat-erat dan mengadakan dorongan-dorongan pelvis ritmik ke depan (Toelihere, 1981).